基于优化探测窗口的光斑质心探测方法

哈特曼-夏克波前传感器进行波前探测时，用子孔径光斑强度的一阶矩来计算光斑质心位置，子孔径窗口作为探测窗口，但探测时子孔径窗口内噪声对一阶矩有很大的影响，会使质心探测精度产生很大的误差。因此在计算质心位置时探测窗口的选取对探测精度有重要影响，必须选取合适的探测窗口来提高光斑质心探测精度。为此，在传统算法的基础上提出优化探测窗口的方法来提高质心探测精度,仿真和实验结果表明新方法提高了质心探测的精度，未经处理的高噪声恢复波前的波前残差峰谷值是2.851 4λ，均方根值是0.606 3λ，优化探测窗口后波前残差的峰谷值是1.636 2 λ，均方根值是0.367 1 λ，重构误差减小了40％。证明了算法的可行性和稳定性。     

基于优化探测窗口的光斑质心探测方法

 哈特曼-夏克波前传感器进行波前探测时，用子孔径光斑强度的一阶矩来计算光斑质心位置，子孔径窗口作为探测窗口，但探测时子孔径窗口内噪声对一阶矩有很大的影响，会使质心探测精度产生很大的误差。因此在计算质心位置时探测窗口的选取对探测精度有重要影响，必须选取合适的探测窗口来提高光斑质心探测精度。为此，在传统算法的基础上提出优化探测窗口的方法来提高质心探测精度,仿真和实验结果表明新方法提高了质心探测的精度，未经处理的高噪声恢复波前的波前残差峰谷值是2.851 4λ，均方根值是0.606 3λ，优化探测窗口后波前残差的峰谷值是1.636 2 λ，均方根值是0.367 1 λ，重构误差减小了40％。证明了算法的可行性和稳定性。     

弱光波前传感器质心计算的新方法

 研究了Shack Hartmann波前传感器质心计算的新方法,即最小二乘高斯拟合方法。分析了Shack-Hartmann波前传感器采用一阶矩质心计算位置方法对光斑强度的敏感性,与最小二乘高斯拟合方法进行了比较,并对Shack Hartmann波前传感器的子孔径波前斜率探测的正确性进行了分析。最后的计算结果表明最小二乘高斯拟合法计算子孔径光斑的质心位置可以减小质心探测的误差。     

基于阈值判断的CamShift目标跟踪算法

针对CamShift算法只利用目标的颜色信息,在跟踪过程中,易受目标相似物、遮挡以及光照等复杂背景影响导致目标搜索窗口发散,跟踪稳定性能降低,提出了一种基于阈值判断的目标跟踪方法。该方法将OTSU法和Snake模型结合,利用OTSU法以最佳阈值对图像进行分割,分离前景区域和背景区域,初步提取目标轮廓作为Snake模型的初始轮廓,经收敛得到目标的精准轮廓,利用轮廓外接最小矩形框内的像素计算目标质心,判断与CamShift算法中目标搜索窗口质心之间的欧式距离,如果未超出阈值,则直接使用CamShift算法跟踪目标,反之,则将计算出的目标质心作为CamShift算法中当前帧目标搜索窗口的质心跟踪目标。实验结果表明,该算法跟踪目标具有较好的实时性,跟踪性能稳定、可靠。     

图像区域不变矩的快速计算方法

为了实时提取图像中任意尺寸窗口区域的不变矩,提出了一种快速计算方法。该算法通过构造一组积分图像,避免了在直接计算中出现的大量重复运算,使得图像中任一子窗口区域的不变矩都可以通过组合几个查找表运算得到。由于查找表运算的加法和乘法次数是恒定的,从而使得不同尺寸窗口区域的不变矩的计算均能在相同时间内完成。实验结果表明,该方法不会引起计算精度的损失,极大地降低了计算复杂度。对于从300×300pixels图像中提取的所有81×81pixels的窗口区域的不变矩这一任务而言,快速算法仅需31ms,比直接计算的速度提高了324倍。     

太阳杂光噪声下星敏感器星像点质心定位方法

为了保障太阳杂光干扰下星像点质心定位的精度,本文提出了一种去阈值和杂光斜面噪声的质心定位新方法。首先,在星像点窗口内将太阳杂光灰度噪声建模为一个斜面。针对质心定位新方法,推导关于杂光斜面模型各参数估计误差的质心定位误差分析公式,尤其是关于开窗大小的函数关系。然后,基于窗口边缘像素给出杂光斜面模型的最小二乘参数估计公式。最后,采用传统的灰度重心法、去阈值灰度重心法和所提方法进行质心定位仿真测试,结果表明,所提方法的精度比传统灰度重心法和去阈值质心法的精度分别提高了2倍和15倍,是太阳杂光干扰下星像点质心定位的有效方法,具有一定的工程应用价值。     

Logistic型混合自适应分数阶达尔文粒子群优化算法

针对分数阶达尔文微粒群优化(FDPSO)算法收敛速度慢,收敛精度不高的问题,改进其算法中分数阶速度更新策略,同时引入Logistic型混合分数阶自适应动态调整策略,得到一种改进的自适应分数阶达尔文粒子群优化(LFDPSO)算法,通过理论分析,证明了该算法在给定条件下的收敛性,并由数值实验表明,Logistic型混合自适应分数阶达尔文粒子群(LFDPSO)算法在收敛精度和收敛速度上得到了有效改善与提高,粒子在局部最优时的逃逸能力、全局寻优及智能搜索能力显著增强。     

腭裂语音中齿龈塞音的声门代偿现象声学分析与判定

对齿龈塞音在腭裂语音中的声门塞音代偿现象进行了声学分析,计算频谱分布的多阶统计量—谱矩,并将代偿塞音和正常塞音进行对比。结果显示声门塞音爆破段的第一阶谱矩即频谱质心的频率位置比正常塞音低,因为声门塞音的阻塞部位在声门,导致声道腔体偏长从而共振频率偏低。还观察到声门塞音的第二阶谱矩即标准偏差偏高,说明其谱能量分布比正常塞音更加分散。声门塞音的第三阶谱矩即偏度大多为正值,反映了声门塞音功率谱的非对称性且大头朝向低频区而长尾朝向高频区。采用逻辑回归模型进行样本分类,通过交叉验证选出最优的四阶谱矩作为模型自变量,分类正确率为89.7%。结合塞音爆破时刻自动检测,实现了音节/di/的声门塞音客观判定。      

航空线阵摆扫式相机成像仿真

成像仿真是相机研制必不可缺的步骤。航空线阵摆扫式相机具有距离远、成像倾角大的特点,容易导致成像仿真过程中坐标投影计算迭代不收敛。针对这一问题,提出一种视向量分段迭代的坐标投影计算方法。首先将迭代窗口内的视向量进行分段,根据像点坐标和其所在扫描行的外方位元素计算各分段处的高程与对应的地面点的高程之差,寻找差值最小的分段;然后在该分段处继续构建迭代窗口进行计算,直至高程差值的最小值小于给定的阈值,得到像点坐标对应的地面点三维坐标;最后将该地面点对应的正射影像上的灰度值赋予模拟影像的像点,生成仿真影像。通过三组不同地形的实验数据成像仿真结果表明,该方法成像仿真的精度高于0.005pixel,且其稳健性较高,能够适用于大倾角成像方式的成像仿真。     

随机多孔介质逾渗模型渗透率的临界标度性质

研究了一类非零键渗透率满足均匀分布的随机多孔介质逾渗模型-数值计算了该模型系统渗透率在临界点处的标度指数-结果表明该指数并不能看作是普适常数,而与均匀分布的参数有关-这意味着即使非零键渗透率值的概率密度函数满足负一阶矩存在条件,系统渗透率在逾渗临界点处的标度指数仍然依赖于分布函数的具体参数,并不是常数-这一数值结果与Sahimi对此问题的结论不同- 关键词： 逾渗 随机多孔介质 标度指数 渗透率     

Minimum variance centroid thresholding

Image-processing thresholding algorithms are extended segmentation tools that are suitable for tracking applications. The centroid of the tracked image distribution is a good point of reference for the location of the image. We describe a new thresholding technique that is based on the estimation of the optimum threshold for achieving minimal variance in the centroid of the processed image. Experimental proofs for evaluating the technique's performance are given. The direct extension of these results to Shack-Hartmann wave-front sensors is also shown.     

基于尺度质心统计的纹理分析

结合目前纹理分析的三类算法,提出了尺度质心统计的分析算法。该算法以具有多分辨率特性的小波包为基础,结合结构法的纹理元分析方式,采用区域质心完成局部特征提取,最后使用投影法进行整体的特征提取。实验证明,尺度质心统计取得了令人满意的纹理分析效果。     

Quantum spatial superresolution by optical centroid measurements

Quantum lithography (QL) has been suggested as a means of achieving enhanced spatial resolution for optical imaging, but its realization has been held back by the low multiphoton detection rates of recording materials. Recently, an optical centroid measurement (OCM) procedure was proposed as a way to obtain spatial resolution enhancement identical to that of QL but with higher detection efficiency (M. Tsang, Phys. Rev. Lett. 102, 253601 (2009)). Here we describe a variation of the OCM method with still higher detection efficiency based on the use of photon-number-resolving detection. We also report laboratory results for two-photon interference. We compare these results with those of the standard QL method based on multiphoton detection and show that the new method leads to superresolution but with higher detection efficiency.     

Variable centroid control scheme over hypersonic tactical missile

This paper presents a brand-new tactical missile control scheme—variable centroid vector control according to the international highlight in the field of missile control and the research status of hypersonic missile control in China. Four critical problems related with the new control method are included: improving phase control in the spinning missile single-channel control; establishing variable centroid controlled spinning missile attitude dynamics equations; analyzing variable centroid control strategies and analyzing the stability of the controlled missile and implementing robust control. The achievements and results obtained are valuable and helpful to the theoretical explorations and engineering applications.     

船用星敏感器星点质心精确提取方法

从星空图像中提取星点质心是星敏感器工作的重要基础,针对船用星敏感器所获取的星空图像噪声情况复杂的特点,提出一种基于重心法的星点质心精确提取方法。通过块扫描的阈值分割和星象连续性的噪点剔除,引入灰度信息参考的星象提取以及重心法质心坐标计算等步骤,从星空图像中提取星点质心。对于30幅海上实拍星图实验,该方法能够100%提取出至少10颗星点,质心坐标提取精度达到1/20像素,并且可以实现对视频图像的实时处理,满足船用星敏感器的应用需求。     

强流直线感应加速器中束流质心横向运动初步计算

 “神龙一号”强流脉冲加速器由72个直线感应加速腔和18个用于测试和真空泵接口的多功能腔组成。直线感应加速器的研制建造中磁轴对中偏差和聚焦磁场的自然偏差所引起的束流质心偏移轨道中心是不可避免的，由于束脉冲期间存在能散，使束流产生Corkscrew运动,导致束流品质变坏。而束脉冲期间的能散只能减小到一定水平，因此必需采取一定的措施抑制Corkscrew幅度的增长。在加速器的安装阶段，脉冲悬丝技术被应用于准直加速段聚焦磁场，并在磁轴准直测试的同时对磁场固有倾斜偏差进行初步校正。根据脉冲悬丝测试所得实验数据，采用传输矩阵法对加速段束质心轨迹进行了初步估计，计算中考虑了各加速腔聚焦磁场的倾斜和偏移误差。给出了计算结果和分析。     

Monte-Carlo analysis of centroid detected accuracy for wavefront sensor

By utilizing Monte-Carlo simulation technology, the centroid algorithms have been compared in detail. The factors such as the detected window size, threshold and weighting power factor, which affect the detected accuracy of the wavefront sensor, have been studied and the optimal parameters for each algorithm have been found. The numerical results will be helpful for further improving the measurement accuracy of the wavefront sensor.     

强流电子束束心横向运动调谐技术研究

 介绍了为抑制“神龙一号”加速器束流束心螺旋运动而开展的强流电子束束心轨迹的调谐技术研究和实验结果。通过束质心轨迹校正调谐,使“神龙一号”输出束流脉冲50 ns平顶部分螺旋模的振幅由大于4 mm减小到小于1 mm。同时介绍了调谐原理和方法,相关的数值模拟结果与实验结果的比较以及正在进行中的计算机智能调谐研究。     

红外成像波门形心跟踪算法的误差分析

介绍了红外成像波门形心跟踪算法的原理,通过建立跟踪误差模型,讨论分析了红外成像波门形心跟踪算法的误差,当误判概率越小,波门内目标像素越多,背景像素越少时,形心跟踪误差越小;当信噪比越大,相关搜索的次数越少,相关运算的像素总数越多时,正确匹配系数越高。试验证明,该算法不仅能减小跟踪误差,而且能提高跟踪的精确度和稳定性。     

自适应分段时域质心特征在鱼类识别中的应用

提出了一种基于时域质心的时域自适应分段方法。该方法以时域质心为依据对信号的时域进行划分,在划分的各个子段内计算时域质心,并将其作为下一层划分的分割点。各个子段内的时域质心反映了信号的能量分布特性,可作为识别特征量。对三种常见的不同形状的鱼类进行了水池试验,提取自适应分段时域质心特征,并使用BP神经网络分类器成功进行了分类。结果表明:利用自适应分段时域质心特征可对不同形状的鱼类进行识别,且具有较高的识别率。